專利名稱：密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備，特別是涉及與從封固單元與葉片前端的護罩之間漏出的流體相關(guān)的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般來說，如圖5所示，在渦輪的多個動葉片51的各前端以與渦輪殼體52對置的方式設(shè)置有動葉片護罩53。動葉片護罩53在上述動葉片51的旋轉(zhuǎn)過程中使相鄰的每個動葉片護罩53接觸而形成為環(huán)狀。在動葉片護罩53與渦輪殼體52之間，從渦輪殼體52朝向動葉片護罩53而設(shè)置有供密封片(seal fin) 54與渦輪殼體52側(cè)連接的密封部。為了 減少導向動葉片51的主流流體從動葉片護罩53與渦輪殼體52之間漏出的流體(以下，稱作“漏噴流(leak jet)”。)的泄漏量而設(shè)置有密封片54 (例如，關(guān)于蒸汽渦輪的專利文獻I以及專利文獻2)。在先技術(shù)文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2005-214051號公報專利文獻2 日本特開2006-138259號公報專利文獻3 :日本特開2006-291967號公報發(fā)明要解決的問題然而，在專利文獻I、專利文獻3所記載的發(fā)明中，在密封部漏出的漏噴流的流動方向的下游側(cè)存在有渦輪殼體的下游側(cè)的壁部而未向大氣開放，這是顯而易見的。因此，如圖5所示，向由渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a、動葉片護罩53、以及密封片54形成的空間部55導出的漏噴流(在圖5中由虛線表不。)，與潤輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a發(fā)生碰撞并沿著該壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動，并與作用于動葉片51之后的主流流體(在圖5中由實線表示。)以大角度(例如90° )合流。當漏噴流與主流流體合流時，由于漏噴流相對于主流流體的流入角度變大，因此存在漏噴流使主流流體嚴重混亂而產(chǎn)生混合損失(混合損耗)并導致渦輪效率降低的問題。另外，漏噴流與渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a發(fā)生碰撞，由此碰撞過的漏噴流沿著渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動。沿著渦輪殼體52的壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動的漏噴流卷進主流流體的一部分并如圖5的虛線所示那樣在空間部55內(nèi)產(chǎn)生漩渦。由于主流流體的一部分卷進空間部55內(nèi)，因此存在主流流體的流嚴重混亂而產(chǎn)生混合損失(混合損耗)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種能夠抑制從密封部漏出的流體所導致的主流流體的流的混亂的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備。用于解決問題的方法為了解決上述課題，本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備采用以下的方法。S卩，根據(jù)本發(fā)明的第一方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)，具備護罩，其設(shè)置在主流流體產(chǎn)生作用的多個葉片的前端，相鄰護罩分別接觸而成為筒狀；封固單元，其與結(jié)構(gòu)體連接，該結(jié)構(gòu)體以與該護罩對置的方式設(shè)置；以及空間部，其由所述護罩的下游側(cè)、所述封固單元的下游側(cè)、以及所述結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部形成，且與作用于所述葉片的主流流體連通，其中，所述結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的所述壁部的端部從護罩用延長線和封固單元用延長線遠離，并且在從所述封固單元用延長線觀察時位于所述護罩用延長線的相反一側(cè)，所述護罩用延長 線朝所述護罩的下游側(cè)延伸，所述封固單元用延長線以與該護罩用延長線之間具有規(guī)定的間隙的方式與該護罩用延長線大致平行地設(shè)置，并朝所述封固單元的下游側(cè)延伸。從封固單元與護罩之間漏到空間部內(nèi)的流體沿著延伸至護罩的下游側(cè)的護罩用延長線以及與護罩用延長線平行且延伸至封固單元的下游側(cè)的封固單元用延長線而被導出。因此，在由封固單元用延長線以及護罩用延長線夾在中間的區(qū)域、即供漏出的流體流通的區(qū)域的延伸方向具有渦輪殼體、旋轉(zhuǎn)軸體等結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部的情況下，漏出的流體通過空間部內(nèi)而與結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部發(fā)生碰撞。與結(jié)構(gòu)體的壁部發(fā)生過碰撞的漏出的流體沿著結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部而朝結(jié)構(gòu)體的相反方向、即主流流體側(cè)流通。由于空間部與作用于葉片的主流流體連通，因此沿著壁部而漏出的流體與作用于葉片的主流流體以大角度(例如90° )合流。因此，作用于葉片的主流流體的流嚴重混亂。另外，例如，如圖5所示，在葉片為動葉片51、結(jié)構(gòu)體為渦輪殼體52的情況下，漏出到空間部55內(nèi)的流體與渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a發(fā)生碰撞，由此碰撞過漏出的流體沿著渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5的虛線所示朝順時針方向流通。因此，漏出的流體的流動方向與作用于動葉片51的主流流體的流動方向相反，將作用于動葉片51的主流流體卷進空間部55內(nèi)。由此，作用于動葉片51的主流流體的流嚴重混亂。如圖6所示，在葉片為靜葉片61、結(jié)構(gòu)體為旋轉(zhuǎn)軸體62的情況下，漏出到空間部65內(nèi)的流體與旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a發(fā)生碰撞，由此碰撞過的漏出的流體的一部分沿著旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a而向徑向外側(cè)移動，如圖6的虛線那樣朝逆時針方向流通。因此，漏出的流體的流動方向與作用于靜葉片61的主流流體的流動方向相反，將作用于靜葉片61的主流流體卷進空間部65內(nèi)。由此，作用于靜葉片61的主流流體的流嚴重混亂。因此，在本發(fā)明的第一方式中，形成空間部的結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部的端部從護罩用延長線以及封固單元用延長線遠離，并且在從封固單元用延長線觀察時位于護罩用延長線的相反一側(cè)，該護罩用延長線延伸至護罩的下游側(cè)，該封固單元用延長線與護罩用延長線平行，并延伸至封固單元的下游側(cè)。由此，能夠防止從封固單元與護罩之間漏出的流體與結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部發(fā)生碰撞。因此，能夠使漏出的流體與作用于葉片的主流流體以小流入角度(例如，在30°以下)合流。由此，能夠減少漏出的流體與主流流體合流所導致的混合損耗。另外，由于能夠?qū)⒙┏龅牧黧w以遠離結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部(壁面)的端部的方式導出，因此能夠防止從封固單元與護罩之間漏出的流體與結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部發(fā)生碰撞。因此，如圖5所示，在葉片為動葉片51、結(jié)構(gòu)體為渦輪殼體52的情況下，能夠抑制如下的情況通過漏出的流體與渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a發(fā)生碰撞，碰撞過的漏出的流體沿著渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5的虛線那樣朝順時針方向流通而將作用于動葉片51的主流流體卷進空間部55內(nèi)。即，漏出的流體朝圖5所示的虛線的相反方向亦即逆時針方向流通。由此，能夠防止作用于動葉片51的主流流體的 流嚴重混亂，從而能夠減少漏出的流體與主流流體的流合流所導致的混合損耗。另外，如圖6所示，在葉片為靜葉片61、結(jié)構(gòu)體為旋轉(zhuǎn)軸體62的情況下，能夠抑制如下的情況通過漏出的流體與旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a發(fā)生碰撞，碰撞過的漏出的流體的一部分沿著旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a而向徑向外側(cè)移動，如圖6的虛線所示那樣朝逆時針方向流通而將作用于靜葉片61的主流流體卷進空間部65內(nèi)。S卩，漏出的流體朝圖6所示的虛線的相反方向亦即順時針方向流通。由此，能夠防止作用于靜葉片61的主流流體的流嚴重混亂，從而減少漏出的流體與主流流體的流合流所導致的混合損耗。護罩用延長線與封固單元用延長線之間的規(guī)定的間隙是，能夠在運轉(zhuǎn)過程中不使封固單元與護罩接觸且將從護罩與封固單元之間漏出的流體的泄漏量抑制在最小限度內(nèi)的徑向上的距離。另外，根據(jù)本發(fā)明的第一方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)，所述護罩的與所述結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面以與作用于所述葉片的主流流體的流動方向大致平行的方式設(shè)置。以與作用于葉片的主流流體的流動方向大致平行的方式設(shè)置與護罩的結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面(動葉片的情況下為外周面、靜葉片的情況下為內(nèi)周面)。因此，能夠使從封固單元與護罩之間漏出的流體與作用于葉片的主流流體以小角度合流。由此，能夠減少漏出的流體與主流流體合流所導致的混合損耗。另外，根據(jù)本發(fā)明的第一方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)，所述護罩的與所述結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面以沿著作用于所述葉片的主流流體的流動方向逐漸遠離所述結(jié)構(gòu)體的方式傾斜。與護罩的結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面設(shè)置為以沿著作用于葉片的主流流體的流動方向而逐漸遠離結(jié)構(gòu)體的方式傾斜。由此，由于能夠?qū)⒙┏龅牧黧w以遠離結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部(壁面)的方式導出，因此能夠防止從封固單元與護罩之間漏出的流體與結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部發(fā)生碰撞。因此，如圖5所示，在葉片為動葉片51、結(jié)構(gòu)體為渦輪殼體52的情況下，能夠抑制如下的情況通過漏出的流體與渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a發(fā)生碰撞，碰撞過的漏出的流體沿著渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5的虛線那樣朝順時針方向流通而將作用于動葉片51的主流流體卷進空間部55內(nèi)。即，漏出的流體朝圖5所示的虛線的相反方向亦即逆時針方向流通。由此，能夠防止作用于動葉片51的主流流體的流嚴重混亂，從而能夠減少漏出的流體與主流流體的流合流所導致的混合損耗。另外，如圖6所示，在葉片為靜葉片61、結(jié)構(gòu)體為旋轉(zhuǎn)軸體62的情況下，能夠抑制如下的情況通過漏出的流體與旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a發(fā)生碰撞，碰撞過的漏出的流體的一部分沿著旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a而向徑向外側(cè)移動，如圖6的虛線所示那樣朝逆時針方向流通而將作用于靜葉片61的主流流體卷進空間部65內(nèi)。S卩，漏出的流體朝圖6所示的虛線的相反方向亦即順時針方向流通。由此，能夠防止作用于靜葉片61的主流流體的流嚴重混亂，從而減少漏出的流體與主流流體的流合流所導致的混合損耗。與護罩的結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面的傾斜角度為，在漏出的流體與作用于葉片的主流流體合流時不使作用于葉片的主流流體的流嚴重混亂的角度。漏出的流體流入作用于葉片的主流流體的角度優(yōu)選在30°以下。另外，根據(jù)本發(fā)明的第一方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)，所述護罩的與所述結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面以沿著作用于所述葉片的主流流體的流動方向逐漸靠近所述結(jié)構(gòu)體的方式傾斜。 與護罩的結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面設(shè)置為以沿著作用于葉片的主流流體的流動方向而逐漸靠近結(jié)構(gòu)體的方式傾斜。因此，不使從封固單元與護罩之間漏出的流體與作用于葉片的主流流體直接合流,并且能夠進一步抑制作用于葉片的主流流體卷進空間部內(nèi)。由此，能夠減少漏出的流體與主流流體合流所導致的混合損耗。與護罩的結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面的傾斜角度為，在漏出的流體與作用于葉片的主流流體合流時不使作用于葉片的主流流體的流嚴重混亂的角度。使漏出的流體流入作用于葉片的主流流體的角度優(yōu)選在30°以下。另外，根據(jù)本發(fā)明的第二方式所涉及的渦輪機，所述渦輪機具備上述任一項所記載的密封結(jié)構(gòu)。所述渦輪機具備能夠減少從封固單元與護罩之間漏出的流體與作用于葉片的主流流體合流時產(chǎn)生的混合損耗的密封結(jié)構(gòu)。因此，能夠防止渦輪機的渦輪效率的降低。另外，根據(jù)本發(fā)明的第三方式所涉及的發(fā)電設(shè)備，所述發(fā)電設(shè)備具備上述記載的渦輪機。設(shè)置能夠防止渦輪效率的降低的渦輪機。因此，能夠防止發(fā)電設(shè)備的發(fā)電效率的降低。發(fā)明效果形成空間部的結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部的端部從護罩用延長線和封固單元用延長線遠離，并且在從封固單元用延長線觀察時位于護罩用延長線的相反一側(cè)，該護罩用延長線延伸至護罩的下游側(cè)，該封固單元用延長線與護罩用延長線平行，并延伸至封固單元的下游側(cè)。由此，能夠防止從封固單元與護罩之間漏出的流體與結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部發(fā)生碰撞。因此，能夠使漏出的流體與作用于葉片的主流流體以小流入角度(例如，在30°以下)合流。由此，能夠減少漏出的流體與主流流體合流所導致的混合損耗。另外，由于能夠使漏出的流體以遠離結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部(壁面)的端部的方式導出，因此能夠防止從封固單元與護罩之間漏出的流體與結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部發(fā)生碰撞。因此，如圖5所示，在葉片為動葉片51、結(jié)構(gòu)體為渦輪殼體52的情況下，能夠抑制如下的情況通過漏出的流體與渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a發(fā)生碰撞，碰撞過的漏出的流體沿著渦輪殼體52的下游側(cè)的壁部52a而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5的虛線那樣朝順時針方向流通而將作用于動葉片51的主流流體卷進空間部55內(nèi)。即，漏出的流體朝圖5所示的虛線的相反方向亦即逆時針方向流通。由此，能夠防止作用于動葉片51的主流流體的流嚴重混亂，從而能夠減少漏出的流體與主流流體的流合流所導致的混合損耗。另外，如圖6所示，在葉片為靜葉片61、結(jié)構(gòu)體為旋轉(zhuǎn)軸體62的情況下，能夠抑制如下的情況通過漏出的流體與旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a發(fā)生碰撞，碰撞過的漏出的流體的一部分沿著旋轉(zhuǎn)軸體62的下游側(cè)的壁部62a而向徑向外側(cè)移動，如圖6的虛線所示那樣朝逆時針方向流通而將作用于靜葉片61的主流流體卷進空間部65內(nèi)。S卩，漏出的流體朝圖6所示的虛線的相反方向亦即順時針方向流通。由此，能夠防止作用于靜葉片61的主流流體的流嚴重混亂，從而減少漏出的流體與主流流體的流合流所導致的混合損耗。


圖I是本發(fā)明的第一實施方式所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機的密封結(jié)構(gòu)，(A)表示其概要結(jié)構(gòu)圖，(B)表示其局部放大圖。 圖2是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機的密封結(jié)構(gòu)，(A)表示其概要結(jié)構(gòu)圖，(B)表示其局部放大圖。圖3是本發(fā)明的第三實施方式所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機的密封結(jié)構(gòu)，(A)表示其概要結(jié)構(gòu)圖，(B)表示其局部放大圖。圖4是本發(fā)明的第一實施方式的變形例所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機的密封結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖5是現(xiàn)有的發(fā)電設(shè)備中的渦輪機的動葉片與渦輪殼體之間的密封結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖。圖6是現(xiàn)有的發(fā)電設(shè)備中的渦輪機的靜葉片與旋轉(zhuǎn)軸體之間的密封結(jié)構(gòu)的概要結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式[第一實施方式]圖I是第一實施方式所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機(渦輪機)的密封結(jié)構(gòu)，(A)表示其概要結(jié)構(gòu)圖，(B)表示其局部放大圖。設(shè)置于發(fā)電設(shè)備的燃氣輪機具有靜葉片(未圖示)，該靜葉片將被導向燃氣輪機內(nèi)的燃燒氣體亦即主流氣體(主流流體)的流導向多個動葉片(葉片)2;通過靜葉片的主流氣體作用的動葉片2 ;動葉片護罩3 (3a)，該動葉片護罩3 (3a)設(shè)置于動葉片2的前端且相鄰的每一個動葉片護罩3 (3a)接觸而形成為筒狀；亦即內(nèi)包動葉片2以及動葉片護罩(護罩)3a的渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4。渦輪殼體4形成為包圍設(shè)置于動葉片2的前端的動葉片護罩3a的外周的筒形狀。如圖UA)所示，渦輪殼體4的內(nèi)周朝向渦輪殼體4的外周而形成為凹形狀。設(shè)置于渦輪殼體4的內(nèi)周的凹形狀包括動葉片2的上游側(cè)的壁面(壁部)4a ;動葉片2的下游側(cè)的壁面4b ;以與動葉片護罩3a的徑向外側(cè)對置的方式位于連接壁面4a以及壁面4b的位置的壁面4c。由此，設(shè)置于渦輪殼體4的內(nèi)周的凹形狀朝向渦輪殼體4的外周凹陷。在形成設(shè)置于渦輪殼體4的內(nèi)周的凹形狀的壁面4c連接有密封片5的基端。密封片5具備至少一個以上的密封片，例如三個。各密封片5a、5b、5c從渦輪殼體4的壁面4c朝動葉片護罩3a而向徑向內(nèi)側(cè)延伸。朝動葉片護罩3a延伸的各密封片5a、5b、5c的前端以距離動葉片護罩3a的與渦輪殼體4對置一側(cè)的面(以下，稱作“外周面”。)具有規(guī)定的間隙的方式遠離該面。密封片5并不局限于三個，也可以是一個、兩個、或者四個以上。利用上述密封片5a、5b、5c，減少從動葉片2與渦輪殼體4之間漏出的氣體(漏出的流體)從動葉片護罩3a與渦輪殼體4之間向動葉片2的下游側(cè)泄漏的泄漏量。動葉片護罩3a的外周面與各密封片5a、5b、5c的前端在徑向上的規(guī)定的間隙是，能夠在運轉(zhuǎn)過程中使動葉片護罩3a的外周面與各密封片5a、5b、5c小到不產(chǎn)生機械接觸的程度的、并且將從動葉片2與渦輪殼體4之間漏出的氣體(以下，稱作“漏噴流”。)的泄漏量抑制在最小限度內(nèi)的徑向上的距離。動葉片2沿著未圖示的旋轉(zhuǎn)軸體的周向而設(shè)置有多個。由上述多個動葉片2形成有動葉片列6。動葉片列6、與靜葉片沿著旋轉(zhuǎn)軸體的周向而設(shè)置有多個設(shè)的靜葉片列(未圖示)，交互沿旋轉(zhuǎn)軸體的軸向設(shè)置為多段。向動葉片2作用主流氣體。由此，燃氣輪機被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。作用于各動葉片2的主流氣體被導向設(shè)置于下游側(cè)的靜葉片列。 腔室(空間部)7由動葉片護罩3a的下游側(cè)、密封片5中的位于最下游的密封片5c (本發(fā)明中的封固單元)的下游側(cè)、以及渦輪殼體4的凹形狀的下游側(cè)的壁面4b以及壁面4c形成，并與作用于動葉片2的主流氣體連通。如圖I(B)所示，形成腔室7的渦輪殼體4的壁面4b的內(nèi)周側(cè)的角部(端部)4d遠離動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)11以及密封片用延長線(封固單元用延長線)10，該動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)11沿著動葉片護罩3a的外周面而延長，并延伸至動葉片護罩3a的下游側(cè)，該密封片用延長線(封固單元用延長線)10以與動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)11具有規(guī)定的間隙的方式與其大致平行地設(shè)置，并通過位于最下游的密封片5c的前端而延伸至位于最下游的密封片5c的下游側(cè)，并且從密封片用延長線10觀察來說，角部(端部)4d位于動葉片護罩用延長線11的相反一側(cè)。動葉片護罩用延長線11與密封片用延長線10之間的規(guī)定的間隙是，能夠在運轉(zhuǎn)過程中使密封片5a、5b、5c不與動葉片護罩3a接觸的、并且將從動葉片護罩3a與密封片5a、5b、5c之間漏出的漏噴流的泄漏量抑制在最小限度內(nèi)的徑向上的距離。動葉片護罩3a設(shè)直于各動葉片2的如端。動葉片護罩3a使相鄰的動葉片護罩3a彼此接觸而形成為筒狀。如圖I(A)所示，動葉片護罩3a的外周面沿著作用于動葉片2的主流氣體的流動方向而形成為具有階梯差的臺階形狀。在動葉片護罩3a的主流氣體的流動方向的中央部形成有朝渦輪殼體4側(cè)(外周側(cè))突出的凸部。動葉片護罩3a的上游側(cè)、中央部、下游側(cè)的各外周面以與作用于動葉片2之后的主流氣體的流動方向大致平行的方式設(shè)置。通過如上述那樣將動葉片護罩3a形成為臺階形狀，能夠提高動葉片護罩3a與渦輪殼體4之間的密封效果。動葉片護罩3a的形狀并不局限于臺階形狀，也可以是其他形狀。接著，對主流氣體以及漏噴流的流進行說明。被導向燃氣輪機的主流氣體從靜葉片列導向動葉片列6。被導向動葉片列6的主流氣體作用于各動葉片2并驅(qū)動燃氣輪機。作用于動葉片2之后的主流氣體被導向設(shè)置于動葉片2的下游側(cè)的靜葉片列。另外，作用于動葉片2的主流氣體的一部分自動葉片2的上游側(cè)從動葉片護罩3a與渦輪殼體4之間漏出。從動葉片護罩3a與渦輪殼體4之間漏出的主流氣體被從動葉片護罩3a與最下游的密封片5c之間導出而形成為漏噴流。從動葉片護罩3a與最下游的密封片5c之間導出的漏噴流向被密封片用延長線10與動葉片護罩用延長線11夾在中間的區(qū)域(以下，稱作“供漏噴流流通的區(qū)域”。)導出。在此，由于渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b的角部4d遠離動葉片護罩用延長線11以及密封片用延長線10，并且在從密封片用延長線10觀察時位于動葉片護罩用延長線11的相反一偵牝因此從供漏噴流流通的區(qū)域?qū)С龅穆﹪娏鞑慌c渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b以及角部4d發(fā)生碰撞而向主流氣體側(cè)導出。從供漏噴流流通的區(qū)域?qū)С龅穆﹪娏饕耘c作用于各動葉片2之后的主流氣體的 流動方向具有小流入角度的方式與主流流體合流。雖然該流入角度在30°以下即可，但由于該流入角度越小越好，因此更優(yōu)選是相對于主流氣體的流動方向接近平行的角度，最優(yōu)選與主流氣體的流動方向平行的情況。另外，由于能夠使漏噴流以遠離渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b以及角部4d的方式導出，因此能夠防止從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3a之間漏出的漏噴流與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞。因此，能夠抑制如下的情況通過漏噴流與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞，碰撞過的漏噴流沿著渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5所示的虛線那樣形成順時針方向流通的漩渦，當該漩渦與主流氣體合流時，漩渦與主流氣體朝相反方向流通，將作用于動葉片2的主流氣體卷進腔室7內(nèi)。即，漏噴流如圖I(A)所示的虛線那樣在腔室7內(nèi)朝逆時針方向流通。如上所述，根據(jù)密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備，起到以下的作用效果。形成腔室(空間部)7的渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4的下游側(cè)的壁面(壁部)4b的角部(端部)4d遠離動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)11和密封片用延長線(封固單元用延長線)10，并且在從密封片用延長線10觀察時位于動葉片護罩用延長線11的相反一側(cè)，該動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)11延伸至動葉片護罩(護罩)3a的下游側(cè)，該密封片用延長線(封固單元用延長線)10與動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)11平行，且延伸至位于最下游的密封片(封固單元)5c的下游側(cè)。由此，能夠防止從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3a之間漏出的漏噴流(漏出的流體)與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞。因此，能夠使漏噴流與作用于動葉片(葉片)2的主流氣體(主流流體)以小流入角度合流。由此，能夠減少漏噴流與主流氣體合流所導致的混合損耗。另外，由于將漏噴流以遠離渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b的方式導出，因此能夠防止從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3a之間漏出的漏噴流與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞。因此，能夠抑制如下的情況通過漏噴流與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞，碰撞過的漏噴流沿著渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5所示的虛線那樣，形成朝順時針方向流通的漩渦，當該漩渦與主流氣體合流時，漩渦與主流氣體朝相反方向流通，將作用于動葉片2的主流氣體卷進腔室7內(nèi)。即漏噴流如圖I (A)所示的虛線那樣在腔室7內(nèi)朝逆時針方向流通。由此，由于漏噴流的流的方向與作用于動葉片2的主流氣體的流合流時大致相同，因此能夠防止作用于動葉片2的主流氣體的流嚴重混亂，并能夠減少漏噴流與主流氣體的流合流所導致的混合損耗。動葉片護罩3a的與渦輪殼體4對置一側(cè)的面(外周面)以與作用于動葉片2的主流氣體的流動方向大致平行的方式設(shè)置。因此，能夠使從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3a之間漏出的漏噴流與作用于動葉片2的主流氣體以小流入角度合流。由此，能夠減少漏噴流與主流氣體合流所導致的混合損耗。燃氣輪機具備能夠減少從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3a之間漏出的漏噴流與作用于動葉片2的主流氣體合流時產(chǎn)生的混合損耗的密封結(jié)構(gòu)。因此，能夠防止燃氣輪機(渦輪機)的渦輪效率的降低。發(fā)電設(shè)備設(shè)置能夠防止渦輪效率的降低的燃氣輪機(渦輪機)。因此，能夠防止發(fā)電設(shè)備的發(fā)電效率的降低。[第二實施方式]以下，對本發(fā)明的第二實施方式進行說明。本實施方式的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備與第一實施方式不同的點是，以與位于最下游的密封片(封固單元)5c之間具有規(guī)定的間隙的方式遠離的動葉片護罩的下游側(cè)的外周面，沿著作用于動葉片的主流氣體的流動方向而逐漸遠離渦輪殼體的內(nèi)側(cè)，其他與第一實施方式相同。由此，對相同的結(jié)構(gòu)以及相同的流標注相同的附圖標記并省略其說明。圖2是本發(fā)明的第二實施方式所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機的密封結(jié)構(gòu)，(A)表示其概要結(jié)構(gòu)圖，(B)表示其局部放大圖。動葉片護罩(護罩)3b的下游側(cè)的外周面(與渦輪殼體4對置一側(cè)的面)以從設(shè)置于動葉片護罩3b的中央部的凸部沿著作用于動葉片(葉片)2的主流氣體(主流流體)的流動方向而逐漸遠離渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4的內(nèi)側(cè)的方式傾斜。為了形成在漏噴流(漏出的流體)與作用于動葉片2之后的主流氣體合流時不使主流氣體的流嚴重亂的流入角度，動葉片護罩3b的下游側(cè)的外周面逐漸遠離渦輪殼體4的內(nèi)側(cè)的比例、即傾斜角度形成為與作用于動葉片2的主流氣體的流動方向在30°以下即可。從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3b之間導出的漏噴流不與渦輪殼體4的壁面(壁部)4b以及角部(端部)4d發(fā)生碰撞而向主流氣體側(cè)導出。另外，從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3b之間導出的漏噴流以與作用于各動葉片2之后的主流氣體的流動方向具有小流入角度的方式與主流氣體合流。如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備，起到以下的作用效果。本實施方式設(shè)置為，動葉片護罩(護罩)3b的下游側(cè)的外周面(與渦輪殼體4對置一側(cè)的面)以沿著作用于動葉片(葉片)2的主流氣體(主流流體)的流動方向而逐漸遠離渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4的方式傾斜。由此，由于能夠使漏噴流(漏出的流體)以遠離渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面(壁部)4b的方式導出，因此能夠防止從位于最下游的密封片(封固單元)5c與動葉片護罩3b之間漏出的漏噴流與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞。因此，能夠抑制如下的情況通過漏噴流與渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b發(fā)生碰撞，碰撞過的漏噴流沿著渦輪殼體4的下游側(cè)的壁面4b而向徑向內(nèi)側(cè)移動，如圖5所示的虛線那樣在腔室7 (空間部)內(nèi)形成順時針方向的漩渦，將作用于動葉片2的主流氣體卷進腔室7內(nèi)。即，漏噴流如圖2(A)所示的虛線那樣在腔室7內(nèi)朝逆時針方向流通。由此，能夠防止作用于動葉片2的主流氣體的流嚴重混亂，并減少漏噴流與主流氣體的流合流所導致的混合損耗。
[第三實施方式]以下，對本發(fā)明的第三實施方式進行說明。本實施方式的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備與第一實施方式的不同點是，以與位于最下游的密封片(封固單元)5c具有規(guī)定的間隙的方式遠離的動葉片護罩的下游側(cè)的外周面，沿著作用于動葉片的主流氣體的流動方向逐漸靠近渦輪殼體的內(nèi)側(cè)，其他與第一實施方式相同。由此，對相同的結(jié)構(gòu)以及相同的流標注相同的附圖標記并省略其說明。圖3是本發(fā)明的第三實施方式所涉及的發(fā)電設(shè)備中的燃氣輪機的密封結(jié)構(gòu)，(A)表示其概要結(jié)構(gòu)圖，(B)表示其局部放大圖。動葉片護罩(護罩)3c的下游側(cè)的外周面(與渦輪殼體4對置一側(cè)的面)以從設(shè)置于動葉片護罩3c的中央部的凸部沿著作用于動葉片(葉片)2的主流氣體(主流流體)的流動方向逐漸靠近渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4的內(nèi)側(cè)的方式傾斜。為了形成在漏噴流(漏出 的流體)與作用于動葉片2之后的主流氣體合流時不使主流氣體的流嚴重亂的流入角度，動葉片護罩3b的下游側(cè)的外周面逐漸靠近渦輪殼體4的內(nèi)側(cè)的比例、即傾斜角度形成為與作用于動葉片2的主流氣體的流動方向在30°以下即可。從位于最下游的密封片(封固單元)5c與動葉片護罩3c之間導出的漏噴流不與渦輪殼體4的壁面(壁部)4b以及角部(端部)4d發(fā)生碰撞而向主流氣體側(cè)導出。另外，從位于最下游的密封片5c與動葉片護罩3b之間導出的漏噴流以與作用于各動葉片2之后的主流氣體的流動方向具有小流入角度的方式與主流氣體合流。如上所述，根據(jù)本實施方式所涉及的密封結(jié)構(gòu)、具備該密封結(jié)構(gòu)的渦輪機、以及具備該渦輪機的發(fā)電設(shè)備，起到以下的作用效果。本實施方式設(shè)置為，動葉片護罩(護罩)3b的下游側(cè)的外周面(與渦輪殼體4對置一側(cè)的面)以沿著作用于動葉片(葉片)2的主流氣體(主流流體)的流動方向而逐漸靠近渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4的方式傾斜。因此，能夠使從位于最下游的密封片(封固單元)5c與動葉片護罩3c之間漏出的漏噴流(漏出的流體)不與作用于動葉片2的主流氣體直接合流，并且進一步抑制向腔室(空間部)7內(nèi)卷進作用于動葉片2的主流氣體。由此，能夠減少漏噴流與主流氣體合流所導致的混合損耗。在上述第一 第三實施方式中，雖然使用燃氣輪機作為渦輪機進行了說明，但也可以是蒸汽渦輪等其他渦輪機。另外，在上述第一 第三實施方式中，雖然使用動葉片2作為葉片、使用渦輪殼體4作為結(jié)構(gòu)體進行了說明，但本發(fā)明并不局限于此，也可以將靜葉片作為葉片、將旋轉(zhuǎn)軸體作為結(jié)構(gòu)體。圖4示出作為所述第一實施方式的變形例將靜葉片作為葉片、將旋轉(zhuǎn)軸體作為結(jié)構(gòu)體的情況的概要結(jié)構(gòu)圖。旋轉(zhuǎn)軸體(結(jié)構(gòu)體)20形成為朝通過所述靜葉片列(未圖示)以及動葉片列6 (參照圖I)的主流氣體(主流流體)的流動方向延伸的棒狀形狀。旋轉(zhuǎn)軸體20的外周朝旋轉(zhuǎn)軸體20的中心軸向形成為凹形狀。設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸體20的外周的凹形狀由靜葉片(葉片)22的上游側(cè)的壁面(壁部)20a、靜葉片22的下游側(cè)的壁面20b、以及以與靜葉片護罩(護罩)23的徑向內(nèi)側(cè)對置的方式位于連接壁面20a以及壁面20b的位置的壁面20c形成。由此，設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸體20的外周的凹形狀朝旋轉(zhuǎn)軸體20的中心軸向凹陷。
在形成設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸體20的外周的凹形狀的壁面20c連接有密封片25的基端。密封片25具備至少一個以上的密封片25，例如三個。各密封片25a、25b、25c從旋轉(zhuǎn)軸體20的壁面20c朝靜葉片護罩23而向徑向外側(cè)延伸。朝靜葉片護罩23延伸的各密封片25a、25b、25c的前端以與靜葉片護罩23的與旋轉(zhuǎn)軸體20對置一側(cè)的面(以下，稱作“內(nèi)周面”。)具有規(guī)定的間隙的方式遠離。密封片25并不局限于三個，也可以是一個、兩個、或者四個以上。利用上述密封片25a、25b、25c，靜葉片22與旋轉(zhuǎn)軸體20之間漏出的氣體(漏出的流體)減少從靜葉片護罩23與旋轉(zhuǎn)軸體20之間向靜葉片22的下游側(cè)泄漏的泄漏量。靜葉片護罩23的內(nèi)周面與各密封片25a、25b、25c的前端在徑向上的規(guī)定的間隙是，能夠在運轉(zhuǎn)過程中將靜葉片22與旋轉(zhuǎn)軸體20之間漏出的氣體(以下，稱作“漏噴流”。)的泄漏量抑制在最小限度內(nèi)的徑向上的距離。靜葉片22在其如端具有靜葉片護罩23。靜葉片護罩23使相鄰的靜葉片護罩23 彼此接觸而形成為筒狀。靜葉片護罩23的內(nèi)周面與作用于靜葉片22的主流氣體的流動方向大致平行。腔室(空間部)27由靜葉片護罩23的下游側(cè)、密封片25中的位于最下游的密封片(封固單元)25c的下游側(cè)、以及旋轉(zhuǎn)軸體20的凹形狀的下游側(cè)的壁面20b以及壁面20c形成，并與作用于靜葉片22的主流氣體連通。形成腔室27的旋轉(zhuǎn)軸體20的壁面20b的外周側(cè)的角部(端部)20d遠離靜葉片護罩用延長線(護罩用延長線)31和密封片用延長線(封固單元用延長線)30，并且在從密封片用延長線30觀察時位于靜葉片護罩用延長線31的相反一側(cè)，該靜葉片護罩用延長線(護罩用延長線)31沿著靜葉片護罩23的內(nèi)周面而延長，并延伸至靜葉片護罩23的下游側(cè)，該密封片用延長線(封固單元用延長線)30通過以與靜葉片護罩用延長線(護罩用延長線)31具有規(guī)定的間隙的方式大致平行地設(shè)置的位于最下游的密封片25c的前端，并延伸至位于最下游的密封片25c的下游側(cè)。靜葉片護罩用延長線31與密封片用延長線30之間的規(guī)定的間隙是，能夠?qū)撵o葉片護罩31與位于最下游的密封片25之間漏出的漏噴流的泄漏量抑制在最小限度內(nèi)的徑向上的距離。接著，對主流氣體以及漏噴流的流進行說明。被導向各靜葉片22的主流氣體的一部分自靜葉片22的上游側(cè)從靜葉片護罩23與旋轉(zhuǎn)軸體20之間漏出。從靜葉片護罩23與旋轉(zhuǎn)軸體20之間漏出的主流氣體從靜葉片護罩23與位于最下游的密封片25c之間導出而形成為漏噴流。從靜葉片護罩23與位于最下游的密封片25c之間導出的漏噴流向由密封片用延長線30與靜葉片護罩用延長線31夾在中間的區(qū)域?qū)С?。在此，由于旋轉(zhuǎn)軸體20的下游側(cè)的壁面20b的角部20d遠離靜葉片護罩用延長線31以及密封片用延長線30，并且在從密封片用延長線30觀察時位于靜葉片護罩用延長線31的相反一側(cè)，因此從密封片用延長線30與靜葉片護罩用延長線31之間導出的漏噴流不與旋轉(zhuǎn)軸體20的下游側(cè)的壁面20b以及角部20d發(fā)生碰撞而向主流氣體側(cè)導出。從密封片用延長線30與靜葉片護罩用延長線31之間導出的漏噴流以與作用于各靜葉片22之后的主流氣體的流動方向具有小流入角度的方式與主流氣體合流。雖然該流入角度只要在30°以下即可，但由于該流入角度越小越好，因此更優(yōu)選為與主流氣體的流動方向接近平行的角度，最優(yōu)選與主流氣體的流動方向平行的情況。另外，由于能夠使漏噴流以遠離旋轉(zhuǎn)軸體20的下游側(cè)的壁面20b以及角部(端部)20d的方式導出，因此能夠防止從位于最下游的密封片25c與靜葉片護罩23之間漏出的漏噴流與旋轉(zhuǎn)軸體20的下游側(cè)的壁面20b發(fā)生碰撞。因此，能夠抑制如下的情況通過漏噴流與旋轉(zhuǎn)軸體20的下游側(cè)的壁面20b發(fā)生碰撞，碰撞過的漏噴流沿著旋轉(zhuǎn)軸體20的下游側(cè)的壁面20b而向徑向外側(cè)移動，如圖6所示的虛線那樣形成朝逆時針方向流通的漩渦，當該漩渦與主流氣體合流時，漩渦與主流氣體朝相反方向流通，將作用于靜葉片22的主流氣體卷進腔室27內(nèi)。即漏噴流如圖4所示的虛線那樣在腔室27內(nèi)朝順時針方向流通。因此，能夠不使作用于靜葉片22的主流氣體的流嚴重混亂而使漏噴流合流，從而能夠減少漏噴流與主流氣體的流合流所導致的混合損耗。 靜葉片護罩23的內(nèi)周面也可以是本變形例中所示的形狀以外的形狀，也可以如圖2所示的動葉片護罩3b、圖3所示的動葉片護罩3c的下游側(cè)的外周面那樣傾斜。S卩，以與位于最下游的密封片25c具有規(guī)定的間隙的方式遠離的靜葉片護罩23的下游側(cè)的內(nèi)周面以沿著作用于靜葉片22的主流氣體的流動方向而逐漸遠離旋轉(zhuǎn)軸體20的方式傾斜，或者也可以以沿著作用于靜葉片22的主流氣體的流動方向而逐漸靠近旋轉(zhuǎn)軸體20的方式傾斜。這樣，在靜葉片護罩23的下游側(cè)的內(nèi)周面傾斜的情況下，為了形成為在漏噴流與作用于靜葉片22之后的主流氣體合流時不使主流氣體的流嚴重混亂的流入角度，上述傾斜角度只要與作用于靜葉片22的主流氣體的流動方向在30°以下即可。附圖標記說明2動葉片(葉片)3(3a、3b、3c)動葉片護罩(護罩)4渦輪殼體(結(jié)構(gòu)體)4b壁面(壁部)4d角部(端部)5c位于最下游的密封片(封固單元)7腔室(空間部)10密封片用延長線(封固單元用延長線)11動葉片護罩用延長線(護罩用延長線)
權(quán)利要求
1.一種密封結(jié)構(gòu)，其中， 具備 護罩，其設(shè)置在主流流體產(chǎn)生作用的多個葉片的前端，相鄰護罩分別接觸而成為筒狀； 封固單元，其與結(jié)構(gòu)體連接，該結(jié)構(gòu)體以與該護罩對置的方式設(shè)置；以及空間部，其由所述護罩的下游側(cè)、所述封固單元的下游側(cè)、以及所述結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的壁部形成，且與作用于所述葉片的主流流體連通， 所述結(jié)構(gòu)體的下游側(cè)的所述壁部的端部從護罩用延長線和封固單元用延長線遠離，并且在從所述封固單元用延長線觀察時位于所述護罩用延長線的相反一側(cè)，所述護罩用延長線朝所述護罩的下游側(cè)延伸，所述封固單元用延長線以與該護罩用延長線之間具有規(guī)定的間隙的方式與該護罩用延長線大致平行地設(shè)置，并朝所述封固單元的下游側(cè)延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封結(jié)構(gòu)，其中， 所述護罩的與所述結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面設(shè)置成與作用于所述葉片的主流流體的流動方向大致平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的密封結(jié)構(gòu)，其中， 所述護罩的與所述結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面以沿著作用于所述葉片的主流流體的流動方向逐漸遠離所述結(jié)構(gòu)體的方式傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的密封結(jié)構(gòu)，其中， 所述護罩的與所述結(jié)構(gòu)體對置一側(cè)的面以沿著作用于所述葉片的主流流體的流動方向逐漸靠近所述結(jié)構(gòu)體的方式傾斜。
5.一種渦輪機，其具備權(quán)利要求I 4中任一項所述的密封結(jié)構(gòu)。
6.一種發(fā)電設(shè)備，其具備權(quán)利要求5所述的渦輪機。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制漏出的流體所導致的主流流體的混亂的密封結(jié)構(gòu)。密封結(jié)構(gòu)具備護罩(3a)，該護罩(3a)設(shè)置于主流流體作用的多個葉片(2)的前端，相鄰的每個護罩(3a)接觸而形成為筒狀；封固單元(5c)，該封固單元(5c)與結(jié)構(gòu)體(4)連接，該結(jié)構(gòu)體(4)以與護罩(3a)對置的方式設(shè)置；空間部(7)，該空間部(7)由護罩(3a)的下游側(cè)、封固單元(5c)的下游側(cè)、以及結(jié)構(gòu)體(4)的下游側(cè)的壁部(4b)形成，且與作用于葉片(2)的主流流體連通，結(jié)構(gòu)體(4)的下游側(cè)的壁部(4b)的端部(4d)形成為，遠離護罩用延長線(11)和封固單元用延長線(10)，并且從封固單元用延長線(10)觀察，位于護罩用延長線(11)的相反一側(cè)，該護罩用延長線(11)朝護罩(3a)的下游側(cè)延伸，該封固單元用延長線(10)以與護罩用延長線(11)具有規(guī)定的間隙的方式與該護罩用延長線(11)大致平行地設(shè)置，并朝封固單元(5c)的下游側(cè)延伸。
文檔編號F02C7/28GK102822450SQ20118001588
公開日2012年12月12日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者桑村祥弘, 松本和幸, 大山宏治, 田中良典, 松尾朝春 申請人:三菱重工業(yè)株式會社